(57)【要約】【課題】信号値が大きい部分のノイズを抑制することにより、動き検出の検出精度を向上させて確実なノイズリダクションを行なうノイズリダクション回路を提供する。【解決手段】画像信号を受け、画像信号が第１信号値の際は第１係数により算出した算出値を出力し、第１信号値より大きい第２信号値の際は第１係数より低い第２係数により算出した算出値の画像信号を出力する縮減素子と、縮減素子から出力された画像信号を受け、この画像信号の振幅レベルが所定値以上の際はノイズリダクションを抑えて出力し、所定値以下の際はノイズリダクションを行なって画像信号を出力するノイズリダクション素子と、ノイズリダクション素子から出力される画像信号が第１信号値の際は第１係数により算出した算出値を出力し、第２信号値の際は第１係数より低い第３係数により算出した算出値の画像信号を出力する拡張素子とをもつノイズリダクション回路。【選択図】図１
2007124572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を受け、前記画像信号が第１信号値の際は第１係数により算出した算出値を出力し、前記第１信号値より大きい第２信号値の際は前記第１係数より低い第２係数により算出した算出値の画像信号を出力する縮減素子と、
前記縮減素子から出力された画像信号を受け、この画像信号の振幅レベルが所定値以上の際はノイズリダクションを抑えて出力し、この画像信号の振幅レベルが前記所定値以下の際はノイズリダクションを行なって前記画像信号を出力するノイズリダクション素子と、
前記ノイズリダクション素子から出力される前記画像信号を受け、前記画像信号が前記第１信号値の際は第１係数により算出した算出値を出力し、前記第２信号値の際は前記第１係数より低い第３係数により算出した算出値の画像信号を出力することで、前記縮減素子による縮減分を復元すべく拡張する拡張素子と、
を具備することを特徴とするノイズリダクション回路。
【請求項２】
前記縮減素子は、前記画像信号の値が閾値以下であればそのままスルーし、閾値以上であれば１以下の係数を乗算して出力することで前記画像信号を縮減するニー回路であり、
前記拡張素子は、前記画像信号の値が閾値以下であればそのままスルーし、閾値以上であれば前記１以下の係数の逆数を乗算して出力することで前記画像信号を縮減するニー回路であることを特徴とする請求項１記載のノイズリダクション回路。
【請求項３】
前記縮減素子及び前記拡張素子は、ルックアップテーブルを用いて前記画像信号を変換する回路であることを特徴とする請求項１記載のノイズリダクション回路。
【請求項４】
前記縮減素子に前記画像信号を供給するＣＣＤカメラ素子を更に有する請求項１記載のノイズリダクション回路。
【請求項５】
画像信号を受け、前記画像信号が第１信号値の際は第１係数により算出した算出値を出力し、前記第１信号値より大きい第２信号値の際は前記第１係数より低い第２係数により算出した算出値の画像信号を出力し、
前記出力された画像信号を受け、この画像信号の振幅レベルが所定値以上の際はノイズリダクションを抑えて出力し、この画像信号の振幅レベルが前記所定値以下の際はノイズリダクションを行なって前記画像信号を出力し、
前記ノイズリダクションされた画像信号を受け、前記画像信号が前記第１信号値の際は第１係数により算出した算出値を出力し、前記第２信号値の際は前記第１係数より低い第３係数により算出した算出値の画像信号を出力することで、前記第２係数による縮減分を復元すべく拡張することを特徴とするノイズリダクション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号のノイズリダクション回路及び方法であり、特に、画像の動き検出の誤動作を削減して適切なタイミングでノイズリダクションを行なうノイズリダクション回路及びノイズリダクション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、映像信号を容易に扱うディジタル映像機器が開発され普及してきている。このようなディジタル映像機器においては、ＣＣＤカメラ等からの画像信号を扱う場合、画像信号にノイズが載っており、これを除去することが必要であり、画像信号の微細な振幅をノイズとして除去するものである。しかし、画像信号にはノイズ成分だけではなく、被写体の動きによる動き成分が含まれており、動き成分にノイズリダクションを行うと、不鮮明な画像となる。
【０００３】
特許文献１においては、確実な動き検出を行なうために、入力される画像信号の値が大きな値となった場合は、動き検出の際の検出レベルを変更して、動きがあったと判定しやすくしている画像表示装置が開示されているものである。
【特許文献１】特開２００５−５７４７４公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような画像表示装置において、低照度時に明るい映像を得るために増幅度を上げると信号値に応じてノイズも大きくなり、映像品質を劣化させる。
【０００５】
特許文献１においては、信号値が大きいときはノイズリダクションを行わないか又はノイズリダクションの効果を抑えてしまうので、信号値が大きい部分のノイズを除去することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、ノイズリダクション回路の入力段と出力段とで信号を縮減・拡張することで、信号値が大きい部分のノイズを抑制し、動き検出の検出精度を向上させて確実なノイズリダクションを行なうことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態のノイズリダクション回路は、画像信号を受け、前記画像信号が第１信号値（α）の際は第１係数（ｄα）により算出した算出値を出力し、前記第１信号値より大きい第２信号値（β）の際は前記第１係数より低い第２係数（ｄβ）により算出した算出値の画像信号を出力する縮減素子（２１）と、前記縮減素子から出力された画像信号を受け、この画像信号の振幅レベルが所定値（Ｌ）以上の際はノイズリダクションを抑えて出力し、この画像信号の振幅レベルが前記所定値（Ｌ）以下の際はノイズリダクションを行なって前記画像信号を出力するノイズリダクション素子（２２）と、前記ノイズリダクション素子から出力される前記画像信号を受け、前記画像信号が前記第１信号値（α）の際は第１係数により算出した算出値を出力し、前記第２信号値の際は前記第１係数（ｄα）より低い第３係数（ｄβ’）により算出した算出値の画像信号を出力することで、前記縮減素子による縮減分を復元すべく拡張する拡張素子（２３）とを具備することを特徴とするノイズリダクション回路である。
【発明の効果】
【０００８】
ノイズリダクション回路の中身を改造することなく、動き検出の検出精度を向上させて確実なノイズリダクションを行なうノイズリダクション回路を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラユニットの電気的構成の一例を示すブロック図、図２は、同じくカメラユニットのノイズリダクションの前後のニー回路、デニー回路の信号特性を示す説明図、図３は、本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の構成の一例を示すブロック図、図４は、同じくノイズリダクション回路の信号特性の一例を示すグラフ、図５は、同じくノイズリダクション回路の前段回路の特性を示すグラフ、図６は、同じくノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の構成の一例を示す回路図、図７は、同じくノイズリダクション回路の後段回路の特性を示すグラフ、図８は、同じくノイズリダクション回路の後段回路であるデニー回路の構成の一例を示す回路図、図９は、同じくノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の他の特性を示すグラフ、図１０は、同じくノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の他の構成の一例を示す回路図、図１１は、同じくノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の他の特性を示すグラフである。
【００１０】
＜本発明の一実施形態であるカメラユニット＞
初めに、本発明の一実施形態であるカメラユニットの構成を図１を用いて説明する。
【００１１】
（構成）
本発明の一実施形態であるカメラユニットＣは、ＣＣＤカメラ素子１１と、そのアナログ信号出力を受けて波形整形等の信号処理を行なうアナログ信号処理部１２と、アナログ信号処理部１２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１３と、Ａ／Ｄ変換部１３の出力のノイズリダクション処理等のディジタル信号処理を行なうディジタル信号処理部１４と、ディジタル信号処理部１４で信号処理されたディジタル画像信号をアナログ画像信号に変換するＤ／Ａ変換部１５と、Ｄ／Ａ変換部１５から出力されたアナログ画像信号をエンコードして出力するエンコーダ回路１６を有する。更に、このディジタル信号処理部１４は、ニー回路（前段回路）２１と、ノイズリダクション回路２２と、デニー回路（後段回路）２３と、色分離回路２４等とを有している。又、ここで、前段回路であるニー回路２１及び後段回路であるデニー回路２３は、所望のルックアップテーブルを用いて画像信号の成形する回路であってもよい。
【００１２】
又、ノイズリダクション回路２２は、図３に示すように、入力された画像信号の遅延調整を行なう遅延回路３１と、同じく画像信号を受ける減算器３２と、減算器３２の出力を受けるアンプ回路３４と、減算器３２の出力からノイズ又は画像信号の動きを検出して検出結果をアンプ回路３４を制御する動き検出回路３５とを有している。
【００１３】
（処理動作）
このような構成において、本発明の一実施形態であるカメラユニットＣは、以下のような動作を行なうものである。カメラユニットＣは、ＣＣＤカメラ１１からの画像信号をアナログ信号処理部１２にて増幅等のアナログ信号処理を行い、Ａ／Ｄ変換部１３にてアナログ／ディジタル変換を行なってディジタル信号化する。Ａ／Ｄ変換部１３からの画像信号であるディジタル信号は、ディジタル信号処理部１４のニー回路２１（前段回路）に供給される。
【００１４】
・縮減・拡張動作
前段回路は必ずしも後述するニー回路２１である必要はなく、図２に示す機能を有していればよく、例えば、上述した所望のルックアップテーブルを用いて画像信号の成形する回路であってもよい。すなわち、一例として、ｍ１点までは係数“１”で画像信号をスルーし、ｍ１点以降は、係数“１以下”で入力信号を演算することで画像信号を縮減する。この結果、例えば、図２中のニー回路２１は、グラフ２１−２に示すように、画像信号が第１信号値（α）の際は第１係数（ｄα）（例えば“１”）により算出した算出値を出力し、第１信号値より大きい第２信号値（β）の際は第１係数より低い第２係数（ｄβ）により算出した算出値の画像信号を出力することとなる。
【００１５】
従って、この場合、ディジタル画像信号がｍ１点以下の大きさの場合は、縮減処理されることなくそのままの値で後段のノイズリダクション回路２２に与えられ、ディジタル画像信号がｍ１点以上の大きさの場合は、縮減処理されて後段のノイズリダクション回路２２に与えられる。
【００１６】
・ノイズリダクション処理
ノイズリダクション回路２２の基本動作は、フレーム間の差分から“動き成分”を検出し、ノイズリダクションの帰還量を制御することにより、“ノイズ成分”のみを除去し、正確な画像信号を維持するものである。
【００１７】
以下に、詳細な動作を説明すると、ノイズリダクション回路２２へは、図３のＡ点において図４の（ａ）に示すようなディジタル画像信号ＳＡが入力され、ノイズリダクションがなされる場合は、図３のＢ点において図４の（ｂ）に示すようなディジタル画像信号ＳＢが出力される。ノイズ成分（又は動き成分）は減算器３２で求められ、例えば、図３中のＭ点において図４の（ｃ）のグラフに示すような減算値Ｓｄを示す。
【００１８】
・動き検出処理
そして、このノイズ成分（又は動き成分）は、動き検出回路３５に供給され、所定の閾値と比較して、ディジタル画像信号ＳＡ中に“動き成分”が存在するかどうかが判断される。これは、ディジタル画像信号ＳＡ中に、“動き成分”が存在するのに、これを誤ってノイズ成分であると判断し、ノイズリダクションを行なった場合、ディジタル画像信号ＳＡの動き成分がなくなってしまい不正確となってしまう。一方、ディジタル画像信号ＳＡ中に、“ノイズ成分”が存在するのに、これを誤って“動き成分”であると判断してノイズリダクションを行なわない場合は、ディジタル画像信号ＳＡ中のノイズが非常に目立ってしまう。
【００１９】
ディジタル画像信号ＳＡ中に、“動き成分”又は“ノイズ成分”が存在するかどうかの判断を行うには、図４の（ｃ）又は（ｄ）のようにディジタル画像信号ＳＡと所定値（Ｌ）との大小関係を調べる。そして、ディジタル画像信号ＳＡが所定値（Ｌ）よりも大きい時は、ディジタル画像信号ＳＡ中に“動き成分”があると判断する。ディジタル画像信号ＳＡが所定値（Ｌ）よりも小さい時は、ディジタル画像信号ＳＡ中に“動き成分”がなく、振幅は“ノイズ成分”であると判断する。減算値Ｓｄのレベルで、“動き”、“ノイズ”のどちらが支配的かを判断する。減算値Ｓｄが小さいほど“ノイズ”が支配的であると判断し、ノイズリダクションをより多く掛けるべく、より帰還量を多くするべく制御するものである。
【００２０】
・不具合
ここで、例えば、電気的に感度を上げると、画面中の明るい部分に発生するノイズは図４のように非常に大きな振幅となってディジタル画像信号ＳＡに現れてしまう。このとき、減算器３２の出力である減算値Ｓｄは、ディジタル画像信号ＳＡに含まれるのがノイズであるにも関わらず、図４の（ｃ）のように所定値（Ｌ）よりも大きくなってしまうので、動き検出回路３５は、ディジタル画像信号ＳＡに含まれるのは“動き成分”であると誤判断してしまう。その結果、このノイズ成分を減衰せずにＢ点において図４の（ａ）のようにそのままのディジタル画像信号ＳＡで出力してしまうため、画面中のノイズが非常に目立った状態となる。
【００２１】
・ニー回路・デニー回路による対応
このような不具合に対して、ディジタル画像信号ＳＡ（例えば図４の（ａ））は、上述した前段回路（ニー回路等）２１の働きによって全体の値を小さく縮減される。これにより、図３のノイズリダクション回路２２のＭ点における減算値Ｓｄは、図４の（ｄ）のように所定値（Ｌ）よりも小さいものとなる。従って、動き検出回路３５はノイズ成分であると正確に判断するため、アンプ回路３４の働きによりノイズ成分は減衰されるため、画面中のノイズ成分を除去することができる。従って、本発明に係るニー回路・デニー回路又は同等の前段回路・後段回路をノイズリダクション回路２２の前後に付加することにより、信号値の大きい部分のノイズも確実に除去することが可能となるものである。
【００２２】
（ニー回路・デニー回路の一例の詳細図）
次に、上述したニー回路・デニー回路の一例の詳細図を以下に説明する。  
ニー回路２１の動作は、図５のグラフ及び計算式により特定され、閾値Ｔｈを境に、入力Ｉｎ、出力Ｏｕｔは、
（１）０≦Ｉｎ≦Ｔｈの場合、Ｏｕｔ＝Ｉｎ
（２）Ｉｎ＜Ｔｈの場合、    Ｏｕｔ＝ａ×Ｉｎ＋Ｙ
となる。
【００２３】
このような動作を行なうニー回路２１の一例は、図６に示すように、一端に閾値Ｔｈが与えられ他端にディジタル画像信号等が与えられる比較器４１と、比較器４１の出力を受け “ａ”と“１”との一方の傾き値をスイッチ部４３により選択的に出力するバッファ部４２と、比較器４１の出力を受け“Ｙ”と“０”との一方の傾き値をスイッチ部４５により選択的に出力するバッファ部４４と、スイッチ部４３の出力と入力信号とをそれぞれ受ける乗算部４６と、乗算部４６の出力とスイッチ部４５の出力とをそれぞれ受ける加算部４７とを有している。
【００２４】
次に、デニー回路２３の動作は、図７のグラフ及び計算式により特定され、閾値Ｔｈを境に、入力Ｉｎ、出力Ｏｕｔは、
（１）０≦Ｉｎ≦Ｔｈの場合、Ｏｕｔ＝Ｉｎ
（２）Ｉｎ＜Ｔｈの場合、    Ｏｕｔ＝１／ａ×Ｉｎ−Ｙ３
（ａ＜１なので、１／ａ＞１）となる。
【００２５】
このような動作を行なうデニー回路２３の一例は、図８に示すように、一端に閾値Ｔｈが与えられ他端にディジタル画像信号等が与えられる比較器５１と、比較器５１の出力を受け “１／ａ”と“１”との一方の傾き値をスイッチ部５３により選択的に出力するバッファ部５２と、比較器５１の出力を受け“Ｙ３”と“０”との一方の傾き値をスイッチ部５５により選択的に出力するバッファ部５４と、スイッチ部５３の出力と入力信号とをそれぞれ受ける乗算部５６と、乗算部５６の出力とスイッチ部５５の出力とをそれぞれ受ける加算部５７とを有している。
【００２６】
次に、他のデニー回路２３の動作は、図９のグラフ及び計算式により特定され、二つの閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を境に、入力Ｉｎ、出力Ｏｕｔは、
（１）０≦Ｉｎ≦Ｔｈ１の場合、      Ｏｕｔ＝Ｉｎ
（２）Ｔｈ１＜Ｉｎ＜Ｔｈ２の場合、  Ｏｕｔ＝ａ×Ｉｎ＋Ｙ１
（３）Ｔｈ２＜Ｉｎの場合、          Ｏｕｔ＝ｂ×Ｉｎ＋Ｙ２
であり、この例では、複数の閾値により複数の傾きが示されている。
【００２７】
このような動作を行なうデニー回路２３の一例は、図１０に示すように、一端に閾値Ｔｈが与えられ他端にディジタル画像信号等が与えられる比較器６１と、比較器６１の出力を受け “ａ”と“ｂ”と“１”との一方の傾き値をスイッチ部６３により選択的に出力するバッファ部６２と、比較器６１の出力を受け“Ｙ２”と“Ｙ１”と“０”との一方の傾き値をスイッチ部６５により選択的に出力するバッファ部６４と、スイッチ部６３の出力と入力信号とを乗算する乗算部６６と、乗算部６６の出力とスイッチ部６５の出力とを加算する加算部６７とを有している。
【００２８】
以上のような構成が、ニー回路２１及びデニー回路２３の例であるが、これらに限らず縮減効果及びこの縮減効果を復元するための拡張効果をもつ前段回路及び後段回路の組合せであれば、同等の作用効果を生じさせる。
【００２９】
又、図１１は、他の前段回路及び後段回路の回路特性の例を示すグラフである。図１１の（ａ）において、信号特性が変わりグラフが折れ曲がる部分を、曲線として段階的な値とすることが望ましい。このような特性は、主にルックアップテーブルを用いて画像信号を変換する回路で実現することが好ましいがこれに限るものではない。
【００３０】
同様に、図１１の（ｂ）において描かれるγ曲線も、他の前段回路及び後段回路の回路特性の例として好適である。このようなγ曲線の特性を描く前段回路２１及び後段回路２３をノイズリダクション回路２２の前後に配置することによっても、上述したように、明るい画面中のノイズを効果的に除去することが可能となるものである。
【００３１】
以上記載した様々な実施形態により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るカメラユニットの電気的構成の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係るカメラユニットのノイズリダクションの前後のニー回路、デニー回路の信号特性を示す説明図。
【図３】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の構成の一例を示すブロック図。
【図４】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の信号特性の一例を示すグラフ。
【図５】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の前段回路の特性を示すグラフ。
【図６】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の構成の一例を示す回路図。
【図７】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の後段回路の特性を示すグラフ。
【図８】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の後段回路であるデニー回路の構成の一例を示す回路図。
【図９】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の他の特性を示すグラフ。
【図１０】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の他の構成の一例を示す回路図。
【図１１】本発明の一実施形態に係るノイズリダクション回路の前段回路であるニー回路の他の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３３】
１１…ＣＣＤカメラ素子、１２…アナログ信号処理部、１３…Ａ／Ｄ回路、１４…ディジタル信号処理部、１５…Ｄ／Ａ回路、１６…エンコーダ、２１…ニー回路、２３…デニー回路。
【図１】
2007124572.tif 000003
【図２】
2007124572.tif 000004
【図３】
2007124572.tif 000005
【図４】
2007124572.tif 000006
【図５】
2007124572.tif 000007
【図６】
2007124572.tif 000008
【図７】
2007124572.tif 000009
【図８】
2007124572.tif 000010
【図９】
2007124572.tif 000011
【図１０】
2007124572.tif 000012
【図１１】
2007124572.tif 000013